22.
滑板運動是一項陸地上的“沖浪運動”,具有很強的觀賞性。如圖所示,abcdef為同一豎直平面內的滑行軌道,其中bc段水平,ab、dc和ef均為傾角q=37o的斜直軌道,軌道間均用小圓弧平滑相連(小圓弧的長度可忽略)。已知H1=5 m,L=15 m,H2=1.25 m,H3 =12.75 m,設滑板與軌道之間的摩擦力為它們間壓力的k倍(k=0.25),運動員連同滑板的總質量m = 60kg。運動員從a點由靜止開始下滑從c點水平飛出,在de上著陸后,經(jīng)短暫的緩沖動作后只保留沿斜面方向的分速度下滑,接著在def軌道上來回滑行,除緩沖外運動員連同滑板可視為質點,忽略空氣阻力,取g=l0 m/s2,sin37o=06,cos37o=08。求:
(1)運動員從c點水平飛出時的速度大小v;
(2)運動員在de著陸時,沿斜面方向的分速度大小v。;
(3)設運動員第一次和第四次滑上ef道時上升的最大高度分別為hl和h4,則hl:h4等于多少?
(1)
(2)
(3)
(1)設運動員從a點到c點的過程中克服阻力做功Wf,根據(jù)動能定理
① (2分)
② (2分)
③ (1分)
由①、②、③式并代入數(shù)據(jù),
解得 ④ (1分)
(2)運動員從c點水平飛出到落到de軌道上的過程中做平拋運動,
設從c點到著陸點經(jīng)過的時間為t
水平位移 ⑤ (1分)
豎直位移 ⑥ (1分)
由幾何關系 ⑦ (1分)
水平方向分速度 ⑧ (1分)
豎直方向分速度 ⑨ (1分)
⑩ (1分)
由④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩式并代入數(shù)據(jù),
解得 (11) (2分)
(若求出在de上著陸的速度為,給1分)
(3)設運動員第一次沿ed斜面向上滑的最大速度為,根據(jù)功能關系
(12) (2分)
解得 (13) (1分)
同理可得,運動員第二次沿ef斜面向上滑的最大高度
(14) (1分)
以此類推,運動員第四次沿ef斜面向上滑的最大高度
解得 (15) (2分)
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滑板運動是一項陸地上的“沖浪運動”,滑板運動員可在不同的滑坡上滑行,做出各種動作給人以美的享受。如圖甲所示,abcdef為同一豎直平面上依次平滑連接的滑行軌道,其中ab段水平,H=3m,bc段和cd段均為斜直軌道,傾角,de段是一半徑R=2.5m的四分之一圓弧軌道,o點為圓心,其正上方的d點為圓弧的最高點,滑板及運動員總質量m=60kg,運動員滑經(jīng)d點時軌道對滑板支持力用Nd表示,忽略摩擦阻力和空氣阻力,取。除下述問(3)中運動員做緩沖動作以外,均可把滑板及運動員視為質點。
(1)運動員從bc段緊靠b處無初速滑下,求Nd的大。
(2)運動員改為從b點以υ0=4m/s的速度水平滑出,落在bc上時通過短暫的緩沖動作使他只保留沿斜面方向的速度繼續(xù)滑行,則他是否會從d點滑離軌道?請通過計算得出結論
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